實驗指導書_扭轉(zhuǎn)試驗

1、職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫實訓指導書課程名稱：機械設(shè)計與創(chuàng)新編 制 人：王紅軍郵 箱：wanghj電 話制時間：2014.8編制單位：南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院學生實驗守則1.實驗前必須充分預習，明確實驗目的及要求，了解基本原理、實驗方法與操作步驟，并寫好預習報告。進入實驗室須帶上預習報告，經(jīng)教師檢查同意方能進行實驗。 2.遵守實驗室規(guī)章制度，保持實驗安靜，嚴禁在實驗室內(nèi)吸煙或飲食。3.實驗前，檢查、清理所需的儀器、工具等。如有缺損，應立即向教師報告，不得私自調(diào)用。4.高度重視安全，遵守實驗室的安全守則。進入實驗室應先熟悉實驗室的水、電開關(guān)。若遇事故應立即采取適當措施

2、，并報告教師。對違反操作規(guī)程造成事故者，應給予嚴肅處理。5.愛護儀器設(shè)備，嚴格按儀器設(shè)備使用說明書或操作規(guī)程操作。儀器設(shè)備或工具發(fā)生故障、損壞或丟失等情況，應立即向教師報告。嚴禁擅自拆卸、搬弄儀器設(shè)備。損壞儀器設(shè)備，應檢查原因并登記損壞情況，按規(guī)定賠償。公用工具用完后應立即放歸原處。 6.實驗記錄要求真實、整齊、清楚，忠實于原始實驗數(shù)據(jù)；明顯偏離的實驗結(jié)果需認真分析原因并重做實驗。7.做完實驗，學生應負責將儀器、工具整理還原，清潔設(shè)備，桌面、凳子收拾整齊，借用工具等及時歸還。8.實驗室中任何儀器、工具不得帶出實驗室。 9.實驗報告應在實驗教師規(guī)定時間內(nèi)交實驗室。實驗三 扭轉(zhuǎn)實驗工程中有許多承受

3、扭轉(zhuǎn)變形的構(gòu)件，了解材料在扭轉(zhuǎn)變形時的力學性能，對于構(gòu)件的合理設(shè)計和選材是十分重要的。扭轉(zhuǎn)變形是構(gòu)件的基本變形之一，因此扭轉(zhuǎn)實驗也是材料力學基本實驗之一。1. 實驗目的(1) 測定低碳鋼的剪切屈服強度s及剪切強度b。(2) 測定鑄鐵的剪切強度極限b。(3) 觀察、比較低碳鋼和鑄鐵在扭轉(zhuǎn)時的變形和破壞現(xiàn)象，分析其破壞原因。(4) 比較低碳鋼與鑄鐵在扭轉(zhuǎn)時的力學性能。2.實驗設(shè)備與工具(1) 扭轉(zhuǎn)試驗機 一臺(2) 游標卡尺 0-150mm 一支(3) 試樣(低碳鋼、鑄鐵) 各一個3. 實驗原理圓軸承受扭轉(zhuǎn)時，材料處于純剪應力狀態(tài)。因此，常用扭轉(zhuǎn)試驗來研究不同材料純剪作用下的機械性質(zhì)。圖1為低碳鋼

4、Q235扭轉(zhuǎn)實驗扭矩T和扭轉(zhuǎn)角的關(guān)系曲線，圖2為鑄鐵HT200試件的扭轉(zhuǎn)實驗扭矩T和扭轉(zhuǎn)角的關(guān)系曲線。圖3為低碳鋼和鑄鐵扭轉(zhuǎn)破壞斷口形式。 圖1 低碳鋼Q235扭轉(zhuǎn)T曲線 圖2 鑄鐵HT200扭轉(zhuǎn)T曲線 圖 3 低碳鋼扭轉(zhuǎn)破壞斷口形式 圖 4 鑄鐵扭轉(zhuǎn)破壞斷口形式由圖1低碳鋼扭轉(zhuǎn)T曲線可以看出，低碳鋼Q235的扭轉(zhuǎn)T曲線類似于拉伸的FL曲線，有明顯的彈性階段、流動屈服階段及強化階段。隨著試件變形，塑性區(qū)不斷向圓心擴展，T曲線稍微上升，之后趨于平坦( ，其中W試件抗扭截面模量)。試件繼續(xù)變形，材料進一步強化。到達T曲線最高點，試件發(fā)生斷裂，獲得最大扭矩Tb()。試件斷裂后，呈現(xiàn)螺旋狀塑性變形的痕

5、跡，斷口平面與試件軸線垂直(圖3)，表明是在剪應力作用下引起的切斷。鑄鐵的T曲線如圖2所示，從開始受扭，直至破壞，近似為一直線(s=)。鑄鐵的抗拉能力較抗剪能力弱，故斷口面與試件軸線成45°角，無螺旋形狀，這說明它的斷裂是由于拉應力過大所引起的。4.實驗方案4.1 實驗設(shè)備、測量工具及試件根據(jù)使用技術(shù)先進性的程度，扭轉(zhuǎn)試驗機主要由單純液壓式扭轉(zhuǎn)試驗機和電子式試驗機兩大類，電子式試驗機有單獨的電子式扭轉(zhuǎn)試驗機或由萬能試驗機通過更換夾頭實現(xiàn)。試件采用兩端為扁形標準扭轉(zhuǎn)試件，按國家標準金屬材料 室溫扭轉(zhuǎn)試驗方法（GB/T10128-2007）的規(guī)定制作，試件(如圖7)的兩端與試驗機的扭轉(zhuǎn)夾

6、頭相聯(lián)接。為方便觀測試件的變形，試驗前需用游標卡尺測量出試件的最小直徑d0，計算抗扭截面模量WP。 圖5 液壓式扭轉(zhuǎn)試驗機 圖6 電子式扭轉(zhuǎn)試驗機(a)扭轉(zhuǎn)試樣外形(b)扭轉(zhuǎn)試樣圖7 扭轉(zhuǎn)試樣4.2 裝夾、加載方案圖8是扭轉(zhuǎn)試樣裝夾示意圖。裝夾時，先將試樣插入靜夾頭端（帶有傳感器的一端），然后調(diào)整試驗機的動夾頭，使之容易的讓試樣進入動夾頭。扭轉(zhuǎn)時，扭矩傳感器固定不動，扭轉(zhuǎn)電機帶動下夾頭轉(zhuǎn)動，試件受到扭轉(zhuǎn)。裝入試樣后，注意不要再旋轉(zhuǎn)動夾頭。圖8 扭轉(zhuǎn)試樣裝夾示意裝夾完成后，進行開始加載試驗。根據(jù)材料特性選擇加載速率。試驗結(jié)束，根據(jù)試驗所畫T曲線，計算低碳鋼的s、b和鑄鐵的b。5.實驗步驟5.1試

7、件原始參數(shù)的測量及標距的確定試驗前，用游標卡尺在標距長度的中央和兩端的截面處，按兩個垂直的方向測量試件的直徑，取三組數(shù)據(jù)平均值的最小值計算抗扭截面模量WP。并用記號筆或粉筆在試件表面畫12條平行于軸線的直線或在試樣上作一組如圖7a所示的矩形框標記。5.2 試驗條件設(shè)置按試件材料及尺寸大小，估算試件的最大扭矩Tb=b·WP，從而選定使用量程或進行試驗設(shè)置(不同試驗機設(shè)置內(nèi)容不同)。5.3 試樣裝夾如前述裝夾、加載方案所述。5.4 加載測試試件裝夾完畢后，并確定數(shù)據(jù)設(shè)置正確后，就可以進行加載測試。測試過程中，試件很快進入屈服階段、強化階段。注意觀察標距線的變化，橫向標距線的距離不變，軸向標距線變成螺旋線而且間距變短。由于標距線的距離不斷伸長，原來清晰的標距線變得不太清